[發明專利]寬帶離子束產生用的高密度螺旋等離子源

有效

• 申請號: 200980135989.4
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN102150239A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 科斯特爾·拜洛;艾力克斯恩德·S·培爾;杰·T·舒爾
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01L21/265
• 分類號: H01L21/265;H05H1/34
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

背景技術

離子植入器常用在集成電路(IC)及平面顯示器的生產上，以在半導體晶圓(通常為硅)上藉由P型或n型摻雜來產生不同導電性的區域。在此裝置中，等離子源用以離子化摻雜的氣體。正離子的光束由等離子源中提取并加速到預定的能量，經過質量過濾然后直接到達晶圓。當離子轟擊晶圓時，離子貫穿至某個深度(由離子的動能及質量而定)并產生不同導電性的區域(由摻雜元素的密度而定)于晶圓中。這些區域中的n或p摻雜的性質及其在晶圓上的幾何結構定義了這些區域的機能，例如定義了晶體管內部的n-p-n結面(junctions)或p-n-p結面。藉由如此多個摻雜區域的互相連接，晶圓可轉變成復雜的集成電路。

圖1為一代表性的離子植入器50的方塊圖。電源供應器1傳送所要求的能量(直流或射頻)至等離子源2，以便致能(enable)摻雜氣體的離子化。氣體經由一質量流控制系統(未示出)而在壓力為毫托(mTorr)范圍下饋送至等離子室，并由真空泵系統來保持著。由所欲摻雜物決定，不同的氟化物或氫化物摻雜的氣體，例如BF₃，PF₃，AsF₃，GeF₄，B₂H₆，PH₃，AsH₃，GeH₄或其他一起或不在一起的共同承載氣體被引入。等離子室具有一可使離子通過并且被一電極4的結合而提取的孔徑3。常用的方案是一種三極管的組合，其中等離子室孔徑是在高的正電能，而第二電極(抑制電極)在負電能且第三電極在接地電能。第二電極用來避免二次電子回流到等離子室。然而，其他提取電極的組合，例如八極管(thetrode)、五極管或Eisel透鏡也是可行的。這些射出的離子形成一束20并通過質量分析儀6。被提取的離子束由相混合的離子所組成。例如，由BF₃氣體所提取的束主要包括BF₃⁺，BF₂⁺，BF⁺，B⁺，及F⁺離子。因此，必須使用質量分析儀移除離子束中的不要成份，致使離子束具有預定的能量并包含單個離子的類別(在BF₃，B⁺離子的情況下)。為減少到達預定位準(level)的能量，預定類別(species)的離子通過可包括一個或多個電極的減速臺8。減速臺的輸出為發散的離子束。校正器磁鐵10用來展開離子束并轉換離子束為平行的帶離子束。藉由角校正器10，使帶束到達晶圓或工件。在某些實施例中，第二減速臺12可被加入。晶圓或工件被貼附在晶圓支撐件14。晶圓支撐件14提供垂直的運動，以使晶圓可被帶入到束路徑并上下地通過被固定的離子帶束。晶圓也可被旋轉以使植入可在相對于晶圓表面上以不同的入射角度被執行。隨著晶圓不在束路徑上，束電流可以由法拉第杯(Faraday?cup)16來測量。基于束電流值與所要的劑量(dose)，晶圓曝光時間或通過帶離子束的次數被計算出。

從等離子源中提取離子的速率經過考慮可由此公式得知：

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